【第八章 索引，索引结构，B-Tree，B+Tree，Hash，索引分类，聚集索引&二级索引，索引语法】

第八章 索引，索引结构，B-Tree，B+Tree，Hash，索引分类，聚集索引&二级索引，索引语法

1.索引：
①索引（index）是帮助MySQL高效获取数据的数据结构(有序)。
②特点：
2.索引结构：
MySQL的索引是在存储引擎层实现的，不同的存储引擎有不同的索引结构。
①索引结构：

②不同的存储引擎对于索引结构的支持情况：

3.B-Tree（多路平衡查找树）：
①以一颗最大度数（max-degree）为5(5阶)的b-tree为例，那这个B树每个节点最多存储4个key，5个指针。
②树的度数指的是一个节点的子节点个数。

③特点：
（1）5阶的B树，每一个节点最多存储4个key，对应5个指针。
（2）一旦节点存储的key数量到达5，就会裂变，中间元素向上分裂。
（3）在B树中，非叶子节点和叶子节点都会存放数据。
4. B+Tree：
①B+Tree是B-Tree的变种，我们以一颗最大度数（max-degree）为4（4阶）的b+tree为例：

绿色框框起来的部分，是索引部分，仅仅起到索引数据的作用，不存储数据。
红色框框起来的部分，是数据存储部分，在其叶子节点中要存储具体的数据。
②B+Tree 与 B-Tree相比，主要有以下三点区别：
（1）所有的数据都会出现在叶子节点。
（2）叶子节点形成一个单向链表。
（3）非叶子节点仅仅起到索引数据作用，具体的数据都是在叶子节点存放的。
③MySQL中优化之后的B+Tree：MySQL索引数据结构对经典的B+Tree进行了优化。在原B+Tree的基础上，增加一个指向相邻叶子节点的链表指针，就形成了带有顺序指针的B+Tree，提高区间访问的性能，利于排序。

5.Hash：
①哈希索引就是采用一定的hash算法，将键值换算成新的hash值，映射到对应的槽位上，然后存储在hash表中。
②如果两个(或多个)键值，映射到一个相同的槽位上，他们就产生了hash冲突（也称为hash碰撞），可以通过链表来解决。
③特点：
（1）Hash索引只能用于对等比较(=，in)，不支持范围查询（between，>，< ，…）.
（2）无法利用索引完成排序操作。
（3）查询效率高，通常(不存在hash冲突的情况)只需要一次检索就可以了，效率通常要高于B+tree索引。
④存储引擎支持：
在MySQL中，支持hash索引的是Memory存储引擎。 而InnoDB中具有自适应hash功能，hash索引是InnoDB存储引擎根据B+Tree索引在指定条件下自动构建的。
6.为什么InnoDB存储引擎选择使用B+tree索引结构？
①相对于二叉树，层级更少，搜索效率高；
②对于B-tree，无论是叶子节点还是非叶子节点，都会保存数据，这样导致一页中存储的键值减少，指针跟着减少，要同样保存大量数据，只能增加树的高度，导致性能降低；
③相对Hash索引，B+tree支持范围匹配及排序操作；
7.索引分类：
8.聚集索引&二级索引：
①在InnoDB存储引擎中，根据索引的存储形式，又可以分为以下两种：
②聚集索引选取规则:
如果存在主键，主键索引就是聚集索引。
如果不存在主键，将使用第一个唯一（UNIQUE）索引作为聚集索引。
如果表没有主键，或没有合适的唯一索引，则InnoDB会自动生成一个rowid作为隐藏的聚集索引。
③聚集索引的叶子节点下挂的是这一行的数据 。
二级索引的叶子节点下挂的是该字段值对应的主键值。
④回表查询： 这种先到二级索引中查找数据，找到主键值，然后再到聚集索引中根据主键值，获取数据的方式，就称之为回表查询。
9.InnoDB主键索引的B+tree高度为多高呢?

假设:一行数据大小为1k，一页中可以存储16行这样的数据。InnoDB的指针占用6个字节的空间，主键即使为bigint，占用字节数为8。
->高度为2：n为当前结点存储的key的数量，n+1为指针的数量。
n * 8 + (n + 1) * 6 = 16*1024 , 算出n约为 1170
1171* 16 = 18736
也就是说，如果树的高度为2，则可以存储 18000 多条记录。
->高度为3：
1171 * 1171 * 16 = 21939856
也就是说，如果树的高度为3，则可以存储 2200w 左右的记录。

10.索引语法

(1)创建索引#唯一索引/全文索引
CREATE [ UNIQUE | FULLTEXT ] INDEX index_name ON table_name ( index_col_name,... ); 
(2)查看索引:
SHOW INDEX FROM table_name ;
(3)删除索引:
DROP INDEX index_name ON table_name ;

①数据准备：

use itcast;
CREATE TABLE tb_user (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',
    name VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT '用户名',
    phone VARCHAR(11) NOT NULL COMMENT '手机号',
    email VARCHAR(100) COMMENT '邮箱',
    profession VARCHAR(11) COMMENT '专业',
    age TINYINT UNSIGNED COMMENT '年龄',
    gender CHAR(1) COMMENT '性别 , 1: 男, 2: 女',
    status CHAR(1) COMMENT '状态',
    createtime DATETIME COMMENT '创建时间'
)  COMMENT '系统用户表';
INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
VALUES ('吕布', '17799990000', '[email protected]', '软件工程', 23, '1', '6', '2001-02-02 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('曹操', '17799990001', '[email protected]', '通讯工程', 33, '1', '0', '2001-03-05 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('赵云', '17799990002', '[email protected]', '英语', 34, '1', '2', '2002-03-02 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('孙悟空', '17799990003', '[email protected]', '工程造价', 54, '1', '0', '2001-07-02 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime)
 VALUES ('花木兰', '17799990004', '[email protected]', '软件工程', 23, '2', '1', '2001-04-22 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('大乔', '17799990005', '[email protected]', '舞蹈', 22, '2', '0', '2001-02-07 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('露娜', '17799990006', '[email protected]', '应用数学', 24, '2', '0', '2001-02-08 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('程咬金', '17799990007', '[email protected]', '化工', 38, '1', '5', '2001-05-23 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('项羽', '17799990008', '[email protected]', '金属材料', 43, '1', '0', '2001-09-18 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime)
 VALUES ('白起', '17799990009', '[email protected]', '机械工程及其自动 化', 27, '1', '2', '2001-08-16 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('韩信', '17799990010', '[email protected]', '无机非金属材料工 程', 27, '1', '0', '2001-06-12 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('荆轲', '17799990011', '[email protected]', '会计', 29, '1', '0', '2001-05-11 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('兰陵王', '17799990012', '[email protected]', '工程造价', 44, '1', '1', '2001-04-09 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('狂铁', '17799990013', '[email protected]', '应用数学', 43, '1', '2', '2001-04-10 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('貂蝉', '17799990014', '[email protected]', '软件工程', 40, '2', '3', '2001-02-12 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('妲己', '17799990015', '[email protected]', '软件工程', 31, '2', '0', '2001-01-30 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('芈月', '17799990016', '[email protected]', '工业经济', 35, '2', '0', '2000-05-03 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('嬴政', '17799990017', '[email protected]', '化工', 38, '1', '1', '2001-08-08 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('狄仁杰', '17799990018', '[email protected]', '国际贸易', 30, '1', '0', '2007-03-12 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('安琪拉', '17799990019', '[email protected]', '城市规划', 51, '2', '0', '2001-08-15 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('典韦', '17799990020', '[email protected]', '城市规划', 52, '1', '2', '2000-04-12 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('廉颇', '17799990021', '[email protected]', '土木工程', 19, '1', '3', '2002-07-18 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('后羿', '17799990022', '[email protected]', '城市园林', 20, '1', '0', '2002-03-10 00:00:00'); 
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) 
 VALUES ('姜子牙', '17799990023', '[email protected]', '工程造价', 29, '1', '4', '2003-05-26 00:00:00');

②案例：

A. name字段为姓名字段，该字段的值可能会重复，为该字段创建索引。
create index idx_uer_name on tb_user(name);
B. phone手机号字段的值，是非空，且唯一的，为该字段创建唯一索引。
create unique index idx_user_phone on tb_user(phone);
C. 为profession、age、status创建联合索引。
create index idx_user_pro_age_sta_ on tb_user(profession,age,status);
D. 为email建立合适的索引来提升查询效率。
create index idx_user_email on tb_user(email);

show index from tb_user;